CN109143343A - 绕射波成像方法、装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种绕射波成像方法、装置和电子设备，其中，该方法包括：获取地震信号的地震数据和成像点的速度数据；对地震数据和速度数据进行处理，得到角道集和倾角场；根据角道集和倾角场，得到反射稳相点；根据地震数据和速度数据，得到成像点的菲涅尔带宽度；根据倾角场和菲涅尔带宽度，得到反射波范围；根据反射稳相点和反射波范围构建衰减函数；根据衰减函数对角道集进行衰减；将角道集的衰减结果进行叠加，得到成像点的成像结果。本发明通过利用角度域下反射波聚集在真倾角附近，绕射波分布在较大的角度范围的特点，有效压制了真倾角附近的反射波，提高了绕射波成像结果的分辨率。

Description

绕射波成像方法、装置和电子设备

技术领域

本发明涉及地震勘探技术领域，尤其是涉及一种绕射波成像方法、装置和电子设备。

背景技术

地震波在传播过程中，遇到地质异常体时会形成新震源，以球面波的形式继续向前传播，形成绕射波，由于绕射波携带有地质异常体的有效信息，对绕射波进行有效的成像处理，可以得到地质异常体的具体定位信息，但是，由于反射波能量较强，绕射波的成像结果会受到反射波的影响。

使用平面波解构滤波器可以达到对反射波进行压制，增强绕射波的目的，但是，这种方法严重依赖于反射波局部倾角值的预测，且分离后的绕射波包含噪音等干扰，影响绕射波的成像结果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种绕射波成像方法、装置和电子设备，以压制反射波，提高绕射波成像结果的分辨率。

第一方面，本发明实施例提供了一种绕射波成像方法，其中，包括：获取地震信号的地震数据和成像点的速度数据；对地震数据和速度数据进行处理，得到角道集和倾角场；根据角道集和倾角场，得到反射稳相点；根据地震数据和速度数据，得到成像点的菲涅尔带宽度；根据倾角场和菲涅尔带宽度，得到反射波范围；根据反射稳相点和反射波范围构建衰减函数；根据衰减函数对角道集进行衰减；将角道集的衰减结果进行叠加，得到成像点的成像结果。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，地震数据包括信号强度和波长；速度数据包括速度。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，对地震数据和速度数据进行处理，得到角道集和倾角场的步骤，包括：对地震数据和速度数据进行偏移处理，得到角道集和偏移剖面；对偏移剖面进行倾角场估计得到倾角场。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，对地震数据和速度数据进行偏移处理，得到角道集和偏移剖面，包括：采用偏移方法对地震数据和速度数据进行偏移处理，得到角道集和偏移剖面；偏移方法包括基于射线的偏移方法或基于波动方程的偏移方法。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，根据地震数据和速度数据，得到成像点的菲涅尔带宽度，包括：根据地震数据和速度数据利用第一计算公式计算得到菲涅尔带宽度；第一计算公式为：

其中，v(x,t)表示速度；t表示地震信号的传播时间；λ表示波长，β(x,t)表示菲涅尔带宽度。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，反射波范围为：

(dip(x,t)-β(x,t)，dip(x,t)+β(x,t))；

其中，dip(x,t)表示倾角场；β(x,t)表示菲涅尔带宽度。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，衰减函数为：

其中，α表示反射稳相点对应的倾角；dip(x,t)表示倾角场；β(x,t)表示菲涅尔带宽度；w(x,t,α)表示衰减函数；

根据衰减函数对角道集进行衰减，包括：根据衰减函数利用第二计算公式对角道集进行衰减；第二计算公式为：

d_diff(x,t,α)＝w(x,t,α)×d(x,t,α)；

其中，w(x,t,α)表示衰减函数；d(x,t,α)表示角道集；d_diff(x,t,α)表示衰减结果。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，将角道集的衰减结果进行叠加，得到成像点的成像结果，包括：利用叠加公式将角道集的衰减结果进行叠加，得到成像点的成像结果；叠加公式为：

其中，d_diff(x,t,α)表示衰减结果；m_diff(x,t)表示成像结果。

第二方面，本发明实施例还提供一种绕射波成像装置，其中，包括：数据获取模块，用于获取地震信号的地震数据和成像点的速度数据；处理模块，用于对地震数据和速度数据进行处理，得到角道集和倾角场；稳相点处理模块，用于根据角道集和倾角场，得到反射稳相点；宽度处理模块，用于根据地震数据和速度数据，得到成像点的菲涅尔带宽度；范围处理模块，用于根据倾角场和菲涅尔带宽度，得到反射波范围；衰减模块，用于根据反射稳相点和反射波范围构建衰减函数；根据衰减函数对角道集进行衰减；叠加模块，用于将角道集的衰减结果进行叠加，得到成像点的成像结果。

第三方面，本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行计算机程序时实现上述第一方面所述的方法的步骤。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供了一种绕射波成像方法、装置和电子设备，其中，该方法包括：获取地震信号的地震数据和成像点的速度数据；对地震数据和速度数据进行处理，得到角道集和倾角场；根据角道集和倾角场，得到反射稳相点；根据地震数据和速度数据，得到成像点的菲涅尔带宽度；根据倾角场和菲涅尔带宽度，得到反射波范围；根据反射稳相点和反射波范围构建衰减函数；根据衰减函数对角道集进行衰减；将角道集的衰减结果进行叠加，得到成像点的成像结果。本发明通过利用角度域下反射波聚集在真倾角附近，绕射波分布在较大的角度范围的特点，有效压制了真倾角附近的反射波，提高了绕射波成像结果的分辨率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施方式，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种绕射波成像方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种绕射波成像方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种绕射波成像装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，当震源为平面波震源时，反射波会以平面波的形式进行传播，绕射波波前仍然是球面，利用这一特征使用平面波解构滤波器对反射波进行压制，但是会存在噪声干扰，且精度难以把握，影响绕射波成像结果。基于此，本发明实施例提供的一种绕射波成像方法、装置和电子设备，可以应用在地震勘探中利用绕射波获取地质异常体信息的场景中，实现对地质异常体的准确定位。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种绕射波成像方法进行详细介绍。

参见图1所示的一种绕射波成像方法的流程图，其中，具体步骤包括：

步骤S102，获取地震信号的地震数据和成像点的速度数据；

在进行地震勘探时，常采用在地表布设仪器和检波点的方式，仪器包括震源，用于产生向地下传播的信号，信号在地下进行传播的过程中，由于地质异常体的存在，会产生绕射与反射，检波点用于接收地震信号，当震源开始工作后，检波点一直记录信息直至结束。

绕射波携带有地质异常体的有效信息，绕射波成像被视为地震高分辨率甚至超高分辨率的有效手段，但是绕射波能量较弱，易被干扰，绕射波成像前进行绕射波分离可以有效提高绕射波成像结果。反射波在角度域下具有凹形特征，且只能在真倾角范围内有波场响应，而绕射波具有水平线性特征，且在宽方位多角度范围内均有波场响应，利用这一特性，构建衰减函数，压制反射波，实现绕射波与反射波的分离。

步骤S104，对地震数据和速度数据进行处理，得到角道集和倾角场；

对地震数据和速度数据进行偏移处理，得到角道集和偏移剖面。

其中，采用偏移方法对地震数据和速度数据进行偏移处理，得到角道集和偏移剖面；偏移方法包括基于射线的偏移方法或基于波动方程的偏移方法。

对偏移处理得到的偏移剖面进行倾角场估计得到倾角场，偏移方法和倾角场估计属于现有技术，在此不做过多描述。

步骤S106，根据角道集和倾角场，得到反射稳相点；

在倾角场中，反射响应为具有稳相顶点的“笑脸”状曲线，绕射响应为线性或者曲率比较小的曲线，不具有稳相顶点，因而根据稳相点便可以将反射波与绕射波区分开来。

根据角道集和倾角场，找到反射稳相点对应的倾角。

步骤S108，根据地震数据和速度数据，得到成像点的菲涅尔带宽度；

菲涅尔带属于反射界面的一部分，从这部分界面所反射的能量能在第一次反射波的半波长距离内到达检波器，从这区域来的反射波最能发生相长干涉。第一菲涅尔带仅是平反射面的一部分，对形成反射有主要作用。

由于地震信号存在一定的频率，所以需考虑菲涅尔带的影响。

步骤S110，根据倾角场和菲涅尔带宽度，得到反射波范围；

通过倾角场和菲涅尔带宽度，确定反射波主要存在的范围，在后续处理时，通过压制该范围内的反射波来达到将反射波跟绕射波分离的目的，从而提高绕射波成像结果的分辨率。

步骤S112，根据反射稳相点和反射波范围构建衰减函数；

步骤S114，根据衰减函数对角道集进行衰减；

在角度域下，反射波能量聚集在真倾角附近，即反射稳相点附近，绕射波能量分布在较大的角度范围内，通过依据反射波范围构建衰减函数去压制真倾角附近的反射波，实现反射波与绕射波的分离。

步骤S116，将角道集的衰减结果进行叠加，得到成像点的成像结果。

通过在角度域中将反射稳相点附近的反射波能量去除，来达到消除反射波能量对绕射波成像结果的影响的目的，然后将处理后的角度域沿倾角方向叠加便可获得主要包含绕射波能量的成像结果。

本发明提供了一种绕射波成像方法，其中，该方法通过获取地震信号的地震数据和成像点的速度数据；对地震数据和速度数据进行处理，得到角道集和倾角场；根据角道集和倾角场，得到反射稳相点；根据地震数据和速度数据，得到成像点的菲涅尔带宽度；根据倾角场和菲涅尔带宽度，得到反射波范围；根据反射稳相点和反射波范围构建衰减函数；根据衰减函数对角道集进行衰减；将角道集的衰减结果进行叠加，得到成像点的成像结果。本发明通过利用角度域下反射波聚集在真倾角附近，绕射波分布在较大的角度范围的特点，有效压制了真倾角附近的反射波，提高了绕射波成像结果的分辨率。

对应于上述方法实施例，本发明实施例以一个成像点和一个反射界面为例进行详细说明，一个反射界面对应一个反射稳相点，如图2所示，该方法步骤如下：

步骤S202，获取地震信号的地震数据和成像点的速度数据；

其中，地震信号的地震数据包括信号强度和波长；成像点速度数据包括速度。

步骤S204，对地震数据和速度数据进行偏移处理，得到角道集和偏移剖面；

步骤S206，对偏移剖面进行倾角场估计得到倾角场；

步骤S208，根据角道集和倾角场，得到反射稳相点；

步骤S210，根据地震数据和速度数据，得到成像点的菲涅尔带宽度；

根据地震数据和速度数据利用第一计算公式计算得到菲涅尔带宽度；

第一计算公式为：

其中，v(x,t)表示速度；t表示地震信号的传播时间；λ表示波长，β(x,t)表示菲涅尔带宽度。

步骤S212，根据倾角场和菲涅尔带宽度，得到反射波范围；

其中，反射波范围为：

(dip(x,t)-β(x,t)，dip(x,t)+β(x,t))；

其中，dip(x,t)表示上述计算得到的倾角场；β(x,t)表示菲涅尔带宽度。

步骤S214，根据反射稳相点和反射波范围构建衰减函数；

其中，构建的衰减函数为：

其中，α表示反射稳相点对应的倾角；dip(x,t)表示倾角场；β(x,t)表示菲涅尔带宽度；w(x,t,α)表示衰减函数。

步骤S216，根据衰减函数对角道集进行衰减；

根据衰减函数利用第二计算公式对角道集进行衰减；

其中，第二计算公式为：

d_diff(x,t,α)＝w(x,t,α)×d(x,t,α)；

其中，w(x,t,α)表示衰减函数；d(x,t,α)表示角道集；d_diff(x,t,α)表示衰减结果。

步骤S218，将角道集的衰减结果进行叠加，得到成像点的成像结果；

利用叠加公式将所述角道集的衰减结果进行叠加，得到成像点的成像结果；叠加公式为：

其中，d_diff(x,t,α)表示衰减结果；m_diff(x,t)表示成像结果。

当存在多个反射界面时，利用衰减函数将每一个反射界面对应的反射稳相点附近的反射波能量进行衰减消除，然后将进行衰减消除后的角道集沿着倾角方向进行叠加，得到绕射波成像的最终结果。

本发明实施例通过列举的详细公式来对处理过程进行详细的阐述，通过找到反射界面的反射稳相点，并计算得到反射稳相点周围的反射波能量主要聚集的范围，然后根据反射波能量聚集的范围构建衰减函数，利用衰减函数对反射波能量进行衰减，实现反射波与绕射波的分离，再将衰减处理后的角道集沿倾角方向进行叠加，最后得到主要包含绕射波能量的成像结果，本发明实施例通过利用角度域下反射波聚集在真倾角附近，绕射波分布在较大的角度范围的特点，有效压制了真倾角附近的反射波，提高了绕射波成像结果的分辨率。

对应于上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种绕射波成像装置的结构示意图，如图3所示，其中，包括：

数据获取模块30，用于获取地震信号的地震数据和成像点的速度数据；

处理模块31，用于对地震数据和速度数据进行处理，得到角道集和倾角场；

稳相点处理模块32，用于根据角道集和倾角场，得到反射稳相点；

宽度处理模块33，用于根据地震数据和速度数据，得到成像点的菲涅尔带宽度；

范围处理模块34，用于根据倾角场和菲涅尔带宽度，得到反射波范围；

衰减模块35，用于根据反射稳相点和反射波范围构建衰减函数；根据衰减函数对角道集进行衰减；

叠加模块36，用于将角道集的衰减结果进行叠加，得到成像点的成像结果。

本发明实施例通过利用在角度域中反射波聚集在真倾角附近，绕射波分布在较大的角度范围的这一特点，利用倾角信息有效地压制反射波，再在角度域中进行叠加成像，获取绕射波成像结果，提高了绕射波成像结果的分辨率。

本发明实施例提供的绕射波成像装置，与上述实施例提供的绕射波成像方法具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

对应于上述发明实施例，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行计算机程序时实现上述发明实施例所述的方法的步骤。

如图4所示，电子设备4包括存储器41、处理器42，存储器41中存储有可在处理器42上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述发明实施例提供的方法的步骤。

参见图4，电子设备还包括：总线43和通信接口44，处理器42、通信接口44和存储器41通过总线43连接；处理器42用于执行存储器41中存储的可执行模块，例如计算机程序。

其中，存储器41可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口44(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。

总线43可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

其中，存储器41用于存储程序，处理器42在接收到执行指令后，执行程序，前述本发明任一实施例所执行的方法可以应用于处理器42中，或者由处理器42实现。

处理器42可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器42中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器42可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器41，处理器42读取存储器41中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

本发明实施例还提供一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，程序代码使处理器执行如上述发明实施例所述的方法。

本发明实施例提供的具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，与上述实施例提供的发明实施例具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例所提供的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种绕射波成像方法，其特征在于，包括：

获取地震信号的地震数据和成像点的速度数据；

对所述地震数据和所述速度数据进行处理，得到角道集和倾角场；

根据所述角道集和所述倾角场，得到反射稳相点；

根据所述地震数据和所述速度数据，得到所述成像点的菲涅尔带宽度；

根据所述倾角场和所述菲涅尔带宽度，得到反射波范围；

根据所述反射稳相点和所述反射波范围构建衰减函数；

根据所述衰减函数对所述角道集进行衰减；

将所述角道集的衰减结果进行叠加，得到所述成像点的成像结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述地震数据包括信号强度和波长；所述速度数据包括速度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述地震数据和所述速度数据进行处理，得到角道集和倾角场的步骤，包括：

对所述地震数据和所述速度数据进行偏移处理，得到所述角道集和偏移剖面；

对所述偏移剖面进行倾角场估计得到所述倾角场。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述地震数据和所述速度数据进行偏移处理，得到所述角道集和偏移剖面，包括：

采用偏移方法对所述地震数据和所述速度数据进行偏移处理，得到所述角道集和所述偏移剖面；所述偏移方法包括基于射线的偏移方法或基于波动方程的偏移方法。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述地震数据和所述速度数据，得到所述成像点的菲涅尔带宽度，包括：

根据所述地震数据和所述速度数据利用第一计算公式计算得到所述菲涅尔带宽度；

所述第一计算公式为：

其中，v(x,t)表示所述速度；t表示所述地震信号的传播时间；λ表示所述波长，β(x,t)表示所述菲涅尔带宽度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述反射波范围为：

(dip(x,t)-β(x,t)，dip(x,t)+β(x,t))；

其中，dip(x,t)表示所述倾角场；β(x,t)表示所述菲涅尔带宽度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述衰减函数为：

其中，α表示所述反射稳相点对应的倾角；dip(x,t)表示所述倾角场；β(x,t)表示所述菲涅尔带宽度；w(x,t,α)表示所述衰减函数；

所述根据所述衰减函数对所述角道集进行衰减，包括：根据所述衰减函数利用第二计算公式对所述角道集进行衰减；所述第二计算公式为：

d_diff(x,t,α)＝w(x,t,α)×d(x,t,α)；

其中，w(x,t,α)表示所述衰减函数；d(x,t,α)表示所述角道集；d_diff(x,t,α)表示所述衰减结果。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将所述角道集的衰减结果进行叠加，得到所述成像点的成像结果，包括：

利用叠加公式将所述角道集的衰减结果进行叠加，得到所述成像点的成像结果；所述叠加公式为：

其中，d_diff(x,t,α)表示所述衰减结果；m_diff(x,t)表示所述成像结果。

9.一种绕射波成像装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取地震信号的地震数据和成像点的速度数据；

处理模块，用于对所述地震数据和所述速度数据进行处理，得到角道集和倾角场；

稳相点处理模块，用于根据所述角道集和所述倾角场，得到反射稳相点；

宽度处理模块，用于根据所述地震数据和所述速度数据，得到所述成像点的菲涅尔带宽度；

范围处理模块，用于根据所述倾角场和所述菲涅尔带宽度，得到反射波范围；

衰减模块，用于根据所述反射稳相点和所述反射波范围构建衰减函数；根据所述衰减函数对所述角道集进行衰减；

叠加模块，用于将所述角道集的衰减结果进行叠加，得到所述成像点的成像结果。

10.一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至8任一项所述的方法的步骤。